Geum.ru

Шевченко В. А. Универсальный природный цикл Общая информационно-энтропийная концепция развивающихся систем

Вид материалаДокументы

Содержание


Функция (стресс - возбуждение -морфо-функциональная адаптация)
Подобный материал:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
Глава 4.

ФУНКЦИЯ (СТРЕСС - ВОЗБУЖДЕНИЕ -МОРФО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АДАПТАЦИЯ)


Организм человека - это зеркало, отражающее Вселенную

Постулат китайской медицины.


Представление о функции, как и большинство биологических понятий, претерпело ряд видоизменений.

Наиболее ранним, но тем не менее наиболее стойким и удобным для практического использования, является определение функции как процесса жизнедеятельности какой-либо системы или органа, учитываемого по конечному результату этой деятельности: функция сердца заключается в обеспечении тока крови, сосудов - в проведении крови и поддержании давления, почек - в образовании и выведении мочи, желудочно-кишечного тракта - в переваривании и всасывании пищи и т. д. Отклонение в результатах деятельности есть нарушение функции и требует коррекции со стороны самого организма или врача. Подобное понимание было развито в учении академика П. К. Анохина о функциональных системах, согласно которому конечный полезный результат выступает в качестве единственного фактора, организующего и направляющего функцию, а сама функция состоит в достижении и поддержании стабильности этого конечного результата [8].

Наиболее серьезным недостатком учения о конечных причинах в физиологии является антропоцентризм, на что, в частности, указывал академик АМН СССР, патофизиолог А, Д. Адо, кроме того, оно предполагает, хотя и в не явном виде наличие какого-то разумного целеполагающего начала,

С точки зрения развиваемой концепции функция определяется как конкретное проявление процесса жизнедеятельности, протекающее в рамках онтогенеза по законам Универсальной Реакции Жизни. Такой взгляд требует отказа от привычных представлений о гомеостазе и признания в качестве фактора, организующего функцию, не ее гак называемый конечный полезный результат, а побудительную причину всякого движения - новую информацию.

Если применить информационные представления при рассмотрении конкретных проявлений процесса взаимодействия организма со средой, можно обнаружить, что физиология и медицина довольно четко выделяют составляющие функцию стадии УРЖ: 1-я стадия -стресс; 2-я стадия - возбуждение; 3-я стадия - морфо-функциональная адаптация.

Однако взаимосвязь между ними не обоснована теоретически из-за отсутствия фундаментальных представлений, объединяющих их в едином процессе. По этой же причине не удавалось и разграничить между собой эти основополагающие понятия и дать им четкие научные определения, исключающие многоплановость трактовок.

Наша трактовка терминов стресс, возбуждение и адаптация в значительной мере отличается от их современных толкований. По существу, наша трактовка представляет собой попытку наполнить четким физическим смыслом привычные, но крайне расплывчатые и внутренне противоречивые определения важнейших физиологических феноменов.

Стресс. Первая, обязательная стадия УРЖ - стадия информационного свертывания ("дистресс"). Стресс или общий адаптационный синдром в общих чертах был впервые изучен и описан канадским ученым, ныне лауреатом Нобелевской премии Г. Селье еще в 1936 г. В дальнейшем автор пришел к убеждению, что открытое им явление универсально для всех живых организмов и имеет общебиологическое значение, так как стрессорные реакции (т. е. неспецифические реакции, общие для всех требований, предъявляемых живому организму) наблюдаются у всех организмов, в том числе простейших [124]. Г. Селье считает, что стресс - это неспецифическая реакция организма на любое предъявляемое к нему требование. Он выделяет 3 стадии стрессовой реакции. Это а) стадия тревоги; б) стадия устойчивости (или адаптации); в) стадия истощения.

Мы же под стрессом будем понимать только реакцию тревоги -стадию информационного свертывания системы, начинающуюся в момент воздействия новой информации и заканчивающуюся в момент начала образования энергетической воронки (ч. II, гл. 3). Более того, на основании анализа литературных данных возьмем на себя смелость сделать вывод, что исследователи, говоря собственно о стрессе, имеют в виду, в основном, именно первую стадию УРЖ, так как_ подчеркивается ее обязательность. Сам Селье акцентирует внимание на обязательности и универсальности этой реакции, "Стресс является необходимым компонентом жизнедеятельности. Полное освобождение от стресса может быть только после смерти", - считает он [123]. Состояние тревоги представляет собой один из наиболее интимных и обязательных механизмов психического стресса. Результаты исследований дают основание рассматривать тревогу как единое явление независимо от того, в каких ситуациях она возникает, в структуре каких психических состояний наблюдается и какие психологические и психопатологические феномены развиваются на ее базе [23].

Чем сильнее стресс, тем более выражен процесс информационного свертывания.

Крайние проявления стресса называют шоком (от англ, shok -удар). Организм в состоянии шока - это информационно чрезвычайно простая система, которая характеризуется только дыханием и кровообращением по центральным кровяным магистралям. Все остальные системы; центральная нервная, иммунная, пищеварительная, даже мочевыделительная угнетены. Человек в процессе развития (углубления) шока последовательно утрачивает свои индивидуальные, видовые и другие черты. В состоянии тяжелого шока он сохраняет только неспецифические признаки.

Хотя стресс известен в литературе как общий неспецифический адаптационный синдром, неспецифичность его относительна. Это понимал Селье и поэтому наиболее важным вопросом в проблеме стресса считал концептуальное разграничение специфических и неспецифических последствий любого требования, предъявляемого к организму.

С позиций концепции ответ на этот вопрос можно представить следующим образом: абсолютно неспецифической основой стресса является физический процесс - информационное свертывание. Биологическая специфичность стресса определяется той структурой, в которой он происходит. Если воспользоваться трехмерным графическим изображением системы (рис. 12), можно сказать, что процесс информационного свертывания идет от периферии к центру.

Следовательно, чем сильнее стресс, тем менее он специфичен.

По мере информационного сжатия растет резистентность системы к воздействующему агрессору, вплоть до полного его уравновешивания, то есть гашения чужеродного ритма. В снижении реактивности и чувствительности системы к воздействующему фактору заключается биологический смысл стресса.

Стресс - это реакция, в результате которой в условиях воздействия чужеродной информации система сохраняет целостность. Для сохранения целостности система "идет" на любые жертвы, на любые изменения своей внутренней среды, отнюдь "не стремясь" сохранить гомеостаз.

То, что мы называем стрессом, известно под разными названиями: дистресс [123], срочная адаптация, аварийная адаптация, немедленная аварийно-приспособительная регуляция [7], симпатотоническая адаптация [61].

По мнению Г. Селье, стресс тесно связан с изменением энергетического состояния организма, хотя характер этих закономерностей не раскрыт из-за широких толкований понятия стресса.

С энергетической точки зрения протекание УРЖ в организме подобно поведению такой системы как водохранилище со шлюзами.


Стресс - это часть нашего ежедневного опыта, однако он обусловлен множеством различных причинных факторов, таких, как хирургическая травма, ожоги, эмоциональное возбуждение, умственные или физические усилия, утомление, боль, страх, необходимость сосредоточиться, унижение или разочарование, потеря крови, интоксикация лекарствами или вследствие загрязнения окружающей среды, а иногда даже неожиданный успех, влекущий перестройку жизненного уклада. Все эндогенные и экзогенные агенты, создающие такие требования, называются стрессорами.

И. А. Аршавский также говорит о стрессе как о необходимом факторе, без которого жизнь невозможна. "Факторы, определяющие рост и развитие млекопитающих, - пишет он, - должны иметь характер физиологического стресса, так как в противном случае рост и развитие невозможны" [13].

Стресс - это фактор, формирующий потребность организма в перестройке.

"Стресс выступает в роли фактора, играющего важную роль в перепрограммировании адаптационных возможностей организма на решение новых задач, выдвигаемых средой, и тем самым катализирующего изменения фенотипа, наблюдаемые на протяжении жизни" -утверждает Ф. 3, Меерсон [142].

Стадия стресса заканчивается предельным для данных условий информационным сжатием структуры, то есть структура становится предельно упорядоченной.

В это время фактор, вызвавший информационные свертывания, может быть устранен, однако УРЖ уже "запущена" и протекает по своим законам.

Типичными изменениями, характерными для этого периода, являются: спазм периферических сосудов и побеление кожи, изменение внешнего вида (изменение цвета кожи, появление синих кругов под глазами, изменение тургора кожи в связи с обезвоживанием тканей "осушившееся лицо"), потеря аппетита, в крови и тканях - ацидоз (сдвиг рН в кислую сторону), симпатотония, гемоконцентрация (сгущение и повышение вязкости крови в связи с обезвоживанием и активацией свертывающей системы крови), гипохлоремия (снижение концентрации ионов хлора в крови), преобладание катаболических реакций в тканях, снижение в надпочечниках содержания кортикоид-содержащих липидов, уменьшение веса тела, повышение давления, стабилизация мембран, ингибирование протеолиза, угнетение, вплоть до полной остановки, автоматической деятельности желудочно-кишечного тракта, угнетение специфического иммунитета (вторичный иммунодефицит), в моче - повышенное выделение азота, фосфатов и калия. Гормоны стресса ингибируют активность ферментов гликолитической цепи, окислительное фосфорилирование и снижают стресс (Г. Селье).

Энергетичность системы тождественна потенциальной энергии воды в водохранилище, а скорость уменьшения энтропии - кинетической энергии вытекающего через шлюзы потока.

В период стресса организм аналогичен ринувшемуся через открытые шлюзы мощному потоку воды. Уровень воды при этом в водохранилище понижается. Длительность периода вытекания определяется запасом воды в водохранилище и скоростью самого вытекания, При стрессе энтропия как бы выжимается из всех тканей организма, в структуре которых, естественно, растет порядок. "Организм не может постоянно находиться в состоянии тревоги, - пишет Селье. Если повреждающий агент (стрессор) является настолько сильным, что длительное его воздействие несовместимо с жизнью, организм погибает в стадии тревоги а первые часы или дни" [123].

Максимальной упорядоченности система достигает на пике стресса, хотя общее количество информации при этом снижается в связи с уменьшением числа конечных фаз (см. ч. I, гл. 2).

Таким образом, стресс - это только стадия тревоги или, иначе говоря, только дистресо (Г. Селье). От латинского "дис" - плохой, хотя с общебиологической точки зрения сам по себе стресс не может быть плохим. Плохими или хорошими могут быть его последствия. Плохо бывает тогда, когда система остается в сжатом положении и не переходит во вторую, "хорошую" стадию УРЖ, которая без первой невозможна. Поэтому при оценке стресса в физиологии и медицине вполне допустимо пользоваться весьма точным обиходным наблюдением, что хорошо все то, что хорошо кончается.

Г. Селье считает: "Если организм выживает, начальная реакция неизбежно переходит в "стадию устойчивости". Проявления этой второй фазы совершенно отличны, зачастую даже противоположны проявлениям, характерным для реакции тревоги" [123], (так как обусловлены противоположным информационно-энергетическим процессом - нарастанием энтропии).

Возбуждение - U стадия функции (эустресс). Согласно информационно-энтропийной концепции вторая стадия функции - возбуждение - это процесс лабилизации структуры, начинающийся образованием энергетической воронки и заканчивающийся достижением полного резонансного взаимодействия с новой информацией.

На существование этой энергетически расточительной стадий обращают внимание многие физиологи.

В процессе формирования поведенческих адаптационных реакций, - пишет Ф. 3. Меерсон, - обращает на себя внимание ...энергетически расточительная фаза генерализации, проявляющаяся изобилием лишних движений, ошибок и ярко выраженным вегетативным компонентом. В сфере приспособления к физической нагрузке - это стадия работы на пределе с максимальным минутным объемом кровообращения и дыхания, лакцедемией, близкой к критическому уровню и т. д." [142].

Стадию возбуждения можно наблюдать абсолютно во всех органах и тканях биосистем, на любом их уровне - от молекулярного до организменного, на всех этапах филогенеза и онтогенеза.

Конкретные условия протекания этой стадии обусловливают ее особенности, однако информационно-энергетическая суть этого процесса едина.

Например, у беспозвоночных возбуждение протекает как реакция размножения соединительной ткани, у высших организмов оно имеет свою специфику, которую мы рассмотрим далее.

Вторую стадию функции отличает множество черт, характерных для стадии устойчивости стресса. Согласно Селье, эта стадия характеризуется признаками, как правило диаметрально противоположными первой стадии.

Кора надпочечников особенно богата секреторными гранулами, здесь имеют место гемодилюция, гипохлоремия, преобладают анаболические реакции с тенденцией к восстановлению массы тела [123], происходят лабилизация мембран, расширение периферических сосудов, покраснение, отек, повышение температуры, лейкоцитарная инфильтрация, алкалоз (сдвиг рН в щелочную сторону), снижение нижнего давления, активный фагоцитоз, активация механизмов протеолиза. Ваго-инсулярные механизмы регуляции преобладают по сравнению с симпто-адреналовыми, что сопровождается снижением уровня сахара в крови, выделением биологически активных веществ - медиаторов воспаления: гистамина, серотонина, кининов и т. д.

Возбуждение иногда в медицине квалифицируют как первую степень воспалительной реакции.

В стадии возбуждения расширяется спектр резонансных возможностей системы, иначе говоря, - ее реактивность (см. ч. I, гл. 5). Напомним, что реактивность - это широта спектра возможного резонансного взаимодействия. Реактивность - это не реакция (действие), а возможность его. Поэтому мы говорим, что реактивность расширяется или сужается. Чувствительность системы в стадии резонансного взаимодействия снижается. Чувствительность системы - это величина, обратно пропорциональная количеству энергии, необходимому для внесения в систему, чтобы вызвать фазовый переход конечной фазы (см. ч. I, гл. 5). Поэтому мы говорим, что чувствительность может расти или снижаться.

Для рассмотрения энергетических изменений на второй стадии функции снова используем аналогию с плотиной. В стадии возбуждения шлюзы закрываются, а водохранилище начинает активно наполняться за счет притока воды с окружающей территории. Так и уровень энтропии, которую мы отождествили с водой, при закрытии "шлюзов" подымается, достигает первоначального значения и, наконец, становится избыточным (вода переливается через край). Количество поступающей воды становится при этом равным количеству вытекающей, процесс же энергообмена устанавливается на более высоком уровне.

Типичным медицинским примером энергетической воронки является нарастание температуры при каком-либо инфекционном процессе. Это происходит в силу уменьшения тепловыделения при повышении теплопродукции, что субъективно сопровождается ощущением озноба.

В медицинской литературе описаны многочисленные случаи послестрессовой неинфекционной лихорадки, которая представляет собой классический пример протекания УРЖ и биологический смысл которой в рамках существующих представлений о лихорадке как о защитном противоинфекционном и антитоксическом факторе не ясен.

Лабилизация, связанная с притоком энергии в систему, сопровождается поэтапным активным распадом структуры. Разрушение причинно-следственных связей в тканях приводит к тому, что система делает "шаг назад" по своей филогенетической лестнице, то есть происходит ее историческое омоложение.

Наиболее наглядно это явление проявляется у современных видов животных, "застывших" на этапах переходных форм.

Например, профессор К. В. Беклемешев описывает весьма показательный припер функционирования желудочно-кишечного тракта у некоторых примитивных организмов, у которых пищеварительные полости уже выстланы эпителием. Такая структура сохраняется, пока животное голодно Но стоит ему заглотить пищу, когда, казалось бы, необходимы дружные действия пищеварительных клеток, эпителий распадается на отдельные клетки и каждая хватает куски добычи сама по себе, возвращаясь к более древнему типу пищеварения. Структура, обеспечивающая пищеварительную функцию, подвергается выраженному омоложению [19]. То же самое наблюдается у высших организмов: в состоянии возбуждения специализированные ткани начинают напоминать свои более ранние онтогенетические и даже филогенетические стадии.

Если же стресс был достаточно силен, энтропия системы на второй стадии УРЖ увеличивается настолько, что рвутся даже связи, обеспечивающие существование клетки как целостной структуры.

Академиком АМН СССР Л. Ильиным был детально изучен активный механизм феномена клеточной гибели (механизм самоубийства клеток) под влиянием мощного внешнего воздействия (облучении). Им был сделан вывод об общебиологическом характере обнаруженной закономерности.

Легче всего вторую стадию функции наблюдать при местно протекающей УРЖ, то есть при раневом, травматическом или воспалительном процессе.

Воспаление так отличается от возбуждения как шок от стресса. Механизм развития воспаления и шока носит фазовый, ритмический характер. Его рассмотрение выходит за рамки данного исследования.

Энтропия организма или его части повышается до тех пор, пока уровень по своей энергоемкости не станет достаточным для полного резонансного взаимодействия с новой информацией. Момент полного резонанса в старой медицинской литературе обозначали как кризис. Во время кризиса образовываются новые интегральные структуры с участием новой информации. С этого момента система начинает эволюционировать относительно этой новой информации и вступает в третью стадию Функции.

Морфо-функциональная адаптация (третья стадия функции).

Адаптация (приспособление) - одно из ключевых понятий биологии и физиологии, но в то же время одно из самых не конкретных.

Хотя еще во второй половине XIX в. Клод Бернар определил адаптацию как ключевую, основополагающую проблему физиологии, каждый ученый, изучающий адаптацию, понимает ее по-своему.

И если в вопросах стресса и воспаления общепризнанный авторитеты Г. Селье и И. И. Мечникова, то адаптация уже в течение более ста лет служит причиной ожесточенных споров.

Одни ученые понятие адаптация распространяют на всю УРЖ. При этом они выделяют экстренную, аварийную, несовершенную, неспецифическую, симпатотоническую адаптацию (первая стадия УРЖ) и отсроченную, долговременную, высокоспециализированную адаптацию (вторая и третья стадии УРЖ). По существу адаптация рассматривается как синоним процесса жизнедеятельности. Естественно, что такое широкое толкование лишает термин конкретного содержания. Другие авторы делят адаптацию на физиологическую и патологическую. Третьи под адаптацией понимают только так называемый полезный результат, а вредный называют дисадаптацией.

Оценить правильность этих подходов в рамках существующих биологических и физиологических теорий невозможно, так как неизвестен главный критерий процесса адаптации.

Существующие определения адаптации, как правило, феноменологические, то есть фиксируют результат приспособления, состоящий в повышении эффективности жизнедеятельности организма. Механизм же приспособления рассматривается как сумма конкретных изменений.

Например, Ф. 3. Веерсон пишет: "Фенотипическую адаптацию можно определить как развивающийся в ходе индивидуальной жизни процесс, в результате которого организм приобретает отсутствующую ранее устойчивость к определенному фактору внешней среды и, таким образом, получает возможность жить в условиях, ранее не совместимых с жизнью, решать задачи, ранее неразрешимые" [142]

Мы же в рамках выдвигаемых положений будем рассматривать" адаптацию как явление, имеющее совершенно конкретную физическую основу - резонансный анализ системой новой информации. При этом образуется все более жесткая и специализированная, все более индивидуализированная интегральная структура, учитывающая новую информацию и осуществляющая эволюционное движение относительно этой новой информации, иначе говоря, познающая новую информацию.

Процесс характеризуется оптимизацией взаимодействия, поляризацией и дивергенцией свойств системы, приобретением системой все большего числа индивидуальных черт.

В адаптирующейся системе наблюдаются поляризация чувствительности к различным внутренним и внешним факторам (к одним чувствительность резко возрастает, к другим - резко снижается), канализации структуры, а также наблюдается тенденция к снижению реактивности.

Если на стадии стресса и возбуждения можно довольно четко выделить комплекс изменений физиологических параметров, то на стадии адаптации это сделать намного труднее, так как в каждый момент времени системе присущи параметры, характерные как для высокоэнтропийных (образование конечных фаз), как и для высокоинформационных (рост порядка в конечных фазах) процессов. Однако общая тенденция третьей стадии функции характеризуется ужесточением структуры и ростом информации. Поэтому третья стадия, особенно в период канализации, имеет много общих процессов со стрессом.

Наиболее близким аналогом представления о третьей стадии УРЖ является концепция Ф. 3. Меерсона о системном структурном следе как основе адаптации. Системный структурный след, по мнению Ф. 3. Меерсона, составляет общую основу различных долговременных реакций организма, но при этом в основе адаптации к различным факторам среды лежат системные структурные следы различной локализации и архитектуры [96].